Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Více aktualit

Rychlý rozvoj fotovoltaiky v Evropské unii

Rychlý rozvoj fotovoltaiky v Evropské unii

Ing. Karel Kabeš

Slunce je nejdůležitějším zdrojem energie pro veškerý život na zemi, protože neustále dodává trvalý proud energie o výkonu přibližně 1,35 kW na každý čtvereční metr zemského povrchu. Experti se shodují v názoru, že bez sluneční energie se na celém světě nelze obejít, protože její využití je jediná možnost, jak ve striktním smyslu zajistit udržitelné zásobování lidstva energií, která je přítomná kdekoliv na zemském povrchu a je zdarma. Nejčastěji se všudypřítomná energie slunečního záření převádí na tepelnou energii, kterou lze snadno zužitkovat např. pro výrobu teplé užitkové vody nebo pro topení. Získávat ze slunečního záření elektrickou energii je zatím obtížnější a nákladnější, ale přitom velmi perspektivní. Základním prvkem pro přeměnu slunečního záření na elektrickou energii je solární fotovoltaický článek, velkoplošný polovodičový prvek vyrobený v současnosti většinou z monokrystalického nebo levnějšího polykrystalického křemíku, popř. tenkovrstvou technologií z amorfního křemíku či jiných vhodných materiálů [1]. Pro použití v praxi se fotovoltaické články obvykle sestavují do větších solárních panelů různého provedení, velikosti a elektrického výkonu, které bývají součástí komplexních fotovoltaických systémů.
Využití elektrické energie z fotovoltaických zdrojů se v posledních letech prosazuje ve světě stále rychleji a důrazněji. K objektivnímu a kvantitativnímu porovnání úrovně využití fotovoltaických systémů v různých zemích a regionech se používá celková hodnota špičkového výkonu (kWp, MWp) všech nainstalovaných fotovoltaických zdrojů (článků, panelů, modulů a systémů) bez ohledu na to, zda dodávají elektrickou energii do rozvodné sítě (grid-on), nebo pracují nezávisle na rozvodné síti (grid-off).

Rychlý růst evropského trhu fotovoltaiky

Podrobnou studii o aktuálním využívání fotovoltaických zařízení v Evropské unii vypracovala z podnětu Evropské komise v rámci programu Intelligent Energy-Europe agentura Observ’ER a nazvala ji výstižně Evropský barometr fotovoltaiky [2]. Z výsledků studie jednoznačně vyplývá, že evropský trh fotovoltaiky zaznamenal v roce 2005 rekordně silný růst. Během jediného roku byly v zemích EU instalovány nové fotovoltaické systémy o souhrnném špičkovém výkonu 645,3 MWp. Celkový instalovaný výkon všech fotovoltaických zdrojů se tak v EU ke konci roku 2005 zvýšil na 1 793,5 MWp, což pokrývá spotřebu energie přibližně 600 000 domácností. Více než 98 % fotovoltaických zdrojů je v EU zapojeno do rozvodných sítí. V tab. 1 je v sestupném pořadí uvedeno, jak se na celkovém instalovaném výkonu podílejí jednotlivé země evropské pětadvacítky. Z tabulky je také patrné, jaký byl v jednotlivých zemích v posledních dvou letech přírůstek instalovaného fotovoltaického výkonu a jaký instalovaný výkon v jednotlivých zemích na konci roku 2005 připadal na jednoho obyvatele. Tento důležitý srovnávací ukazatel v rámci celé EU výrazně vzrostl a změnil se z hodnoty 2,5 W/obyv. v roce 2004 na hodnotu 3,9 W/obyv. v roce 2005.

První místo ve využívání fotovoltaiky mezi zeměmi EU bezkonkurenčně patří Německu, kde celkový výkon všech instalovaných fotovoltaických zdrojů dosáhl ke konci roku 2005 hodnoty 1 537 MWp; to představuje zvýšení o 64,5 % oproti roku 2004 a současně i podíl 85,7 % na celkovém instalovaném fotovoltaickém výkonu v EU. Obrovský růst a sílu německého trhu fotovoltaiky odborníci přisuzují silnému tlaku spolkové vlády na využívání obnovitelných zdrojů energie a zejména revalorizaci povinné výkupní ceny, za kterou musí podle nového zákona o obnovitelných energiích provozovatelé rozvodných sítí od 1. srpna 2004 vykupovat elektřinu pocházející z fotovoltaických zdrojů. Druhé místo v EU s obrovským odstupem zaujímá Španělsko. Za rok 2005 se zde instalovaný výkon fotovoltaických zdrojů zvýšil o 20,2 MWp na celkovou hodnotu 57,7 MWp, což je pouze 3,75 % instalovaného výkonu v Německu. Podle ambiciózního plánu španělských energetiků by se však měl instalovaný výkon fotovoltaických zdrojů v zemi s velmi dobrými slunečními podmínkami do roku 2010 zvýšit nejméně na 400 MWp, a to zejména zlepšením výkupní ceny elektřiny z fotovoltaických zdrojů. Příznivé podmínky pro intenzivní rozvoj fotovoltaiky jsou vytvořeny také ve Francii a Itálii. Za povšimnutí stojí, že s hlediska instalovaného fotovoltaického výkonu připadajícího na jednoho obyvatele je v EU na prvním místě malé Lucembursko s hodnotou 51,47 W.

Obr. 1.

Obr. 1. Vývoj produkce fotovoltaických systémů ve světě

Zato v deseti nových členských zemích EU se využití solární fotovoltaické energie zatím prosazuje jen pomalu a souhrnně byl v těchto zemích zvýšen v roce 2005 instalovaný fotovoltaický výkon jen o 0,64 MWp na celkovou hodnotu 1,95 MWp. Mezi novými zeměmi se posunul Kypr s instalovaným výkonem 0,28 MWp před dosud vedoucí Českou republiku. Zde se v roce 2005 zvýšil fotovoltaický výkon o pouhých 114 kWp, zejména díky fotovoltaickému programu Slunce do škol, který umožnil např. instalovat solární elektrárnu o výkonu 40 kWp na střeše Masarykovy univerzity v Brně. Za vyspělými evropskými zeměmi bývalé patnáctky však Česká republika ve využívání fotovoltaiky značně zaostává. Například v porovnání s Rakouskem s podobnou geografickou polohou a rozlohou má asi čtyřicetkrát menší instalovaný výkon všech fotovoltaických zdrojů a více než padesátkrát menší instalovaný výkon v přepočtu na jednoho obyvatele. Největší překážkou v České republice jsou poměrně vysoké pořizovací náklady fotovoltaických zdrojů a u systémů připojených na síť nízká výkupní cena elektrické energie.

Fotovoltaický průmysl ve světě

Rozvoj využití solární fotovoltaické elektrické energie je silně závislý na produkci fotovoltaických systémů, která ve světě sice trvale roste (obr. 1), ale v poslední době nestačí krýt zvýšenou poptávku. Podle prestižního amerického časopisu PV News byly v roce 2005 ve světě vyrobeny fotovoltaické systémy o celkovém výkonu 1 727 MWp, což představuje zvýšení o 44,5 % oproti roku 2004 s produkcí o celkovém výkonu 1 195 MWp. Za posledních deset let tak vzrostla výroba solárních fotovoltaických systémů téměř dvacetkrát. Další zvyšování produkce je omezeno současným celosvětovým nedostatkem křemíku, který bude podle odborníků trvat nejméně do roku 2008, než se uvedou do provozu nové výrobní kapacity na jeho zpracování.

Tab. 1. Pořadí zemí EU podle instalovaného výkonu fotovoltaických zdrojů

Pořadí

Země

Přírůstek za rok 2004 (MWp)

Přírůstek za rok 2005 (MWp)

Celkový výkon na konci roku 2005 (MWp)

Výkon na 1 obyvatele (Wp)

1.

Německo

503,000

603,000

1537,000

18,56 (2)

2.

Španělsko

10,589

20,200

57,700

1,40 (5)

3.

Nizozemsko

5,660

2,100

51,200

3,13 (3)

4.

Itálie

5,000

5,000

36,000

0,62 (8)

5.

Francie

5,230

6,367

32,667

0,54 (9)

6.

Lucembursko

8,030

0,066

23,266

51,47 (1)

7.

Rakousko

2,347

2,250

21,430

2,65 (4)

8.

Velká Británie

2,261

2,500

10,664

0,18 (14)

9.

Řecko

1,300

0,900

5,444

0,51 (10)

10.

Švédsko

0,285

0,310

4,176

0,46 (12)

11.

Finsko

0,300

0,300

4,002

0,77 (7)

12.

Portugalsko

0,631

0,600

3,300

0,32 (13)

13.

Dánsko

0,445

0,350

2,640

0,49 (11)

14.

Belgie

0,336

0,502

1,765

0,17 (15)

15.

Kypr

0,155

0,280

0,625

0,81 (6)

16.

Česká republika

0,086

0,114

0,530

0,05 (18)

17.

Polsko

0,127

0,083

0,317

0,01 (21)

18.

Irsko

0,020

0,200

0,300

0,07 (17)

19.

Slovinsko

0,033

0,116

0,216

0,11 (16)

20.

Maďarsko

0,038

0,038

0,176

0,02 (20)

21.

Slovensko

0,000

0,000

0,060

0,01 (22)

22.

Lotyšsko

0,000

0,000

0,017

0,00 (23)

23.

Malta

0,000

0,009

0,015

0,04 (19)

24.

Litva

0,000

0,001

0,005

0,00 (24)

25.

Estonsko

0,000

0,001

0,003

0,00 (25)

Celkem EU

 

545,873

645,287

1 793,518

3,940

Fotovoltaický průmysl roste nejrychleji ve čtyřech hlavních geografických oblastech – v Japonsku, Evropě, Číně a USA; jejich podíl na světové produkci fotovoltaických systémů v roce 2005 je znázorněn v grafu na obr. 2. První místo patří s převahou Japonsku, které dokázalo samo vyrobit fotovoltaické komponenty o výkonu 833 MWp a zajistit 48,2 % světové produkce. Přestože svou produkci oproti roku 2004 zvýšilo o 38,4 %, větší růst v ostatních regionech světa způsobil, že se podíl Japonska na světovém trhu zmenšil o 2,1 %. Výkonnost evropského fotovoltaického průmyslu vzrostla v roce 2005 o 43,9 %, což umožnilo Evropě, aby si podílem 26,2 % na světové produkci udržela druhé místo. Pozoruhodný je růst fotovoltaického průmyslu v Číně a na Tchajwanu. Podle údajů časopisu PV News vyrobily zdejší továrny v roce 2005 solární fotovoltaické systémy o výkonu 200 MWp, tj. 11,6 % světové produkce, a během jediného roku téměř ztrojnásobily produkci (meziroční růst oproti roku 2004 o 186 %)! Díky tomu se ve výrobě fotovoltaiky stala Čína třetí největší oblastí ve světě před USA, kde byly ve stejném období vyrobeny fotovoltaické systémy o výkonu jen 153 MWp (8,9 % světové produkce) s meziročním nárůstem pouze o 10,1 %.

Obr. 2.

Obr. 2. Podíl hlavních geografických oblastí na světové produkci fotovoltaických systémů v roce 2005

Na velmi rychle rostoucím trhu se solárními fotovoltaickými systémy se ve světě podílí mnoho firem. V tab. 2 je uvedeno pořadí deseti největších světových výrobců solárních fotovoltaických systémů v roce 2005. Mezi prvními pěti jsou čtyři firmy z Japonska, které zajišťují 95 % celé japonské produkce a pokrývají 46 % světového trhu. Protože trvale hodně investují, mají velmi silný potenciál růstu. Zvyšují své výrobní kapacity, budují doma i v zahraničí nové továrny pro pokrytí požadavků trhu a dovedou se lépe vyrovnat s přechodným nedostatkem v dodávkách křemíku. Firma Sharp, dominantní japonský výrobce, si upevnila své vedoucí postavení na trhu. V roce 2005 zvýšila produkci a vyrobila solární fotovoltaické články a panely o celkovém výkonu 428 MWp (nárůst o 32,1 % oproti roku 2004) a stala se jedinou společností na světě, která v tomto oboru vykazuje obrat větší než jedna miliarda eur. Firma Kyocera, dnes třetí největší na světě s celkovou produkcí fotovoltaických zdrojů o výkonu 142 MWp, slavnostně otevřela koncem roku 2005 nový výrobní závod na výrobu solárních modulů v České republice. Jeho výrobní kapacita pro rok 2006 byla plánována na 24 MWp, přičemž cílem bylo pokrýt hlavně rostoucí požadavky německého a evropského trhu. Strategie firmy Sanyo Electric je podobná strategii jejích japonských rivalů. V roce 2005 zajistila produkci fotovoltaických komponent o výkonu 125 MWp, tzn. že oproti předchozímu roku svou výrobu téměř zdvojnásobila (meziroční nárůst o 92,3 %). Svým dílem k tomu přispěl i nový závod na výrobu fotovoltaických článků na bázi technologie HIT (kombinuje použití amorfního a krystalického křemíku), který otevřela v červnu 2005 v Dorogu nedaleko Budapešti.

Rozšiřování aktivit evropského průmyslu fotovoltaiky

Jediným evropským výrobcem schopným držet krok s tempem růstu firmy Sharp byla v minulém roce německá firma Q-Cells, která se svou produkcí solárních článků a panelů o celkovém výkonu 160 MWp obsadila ve světovém žebříčku druhé místo a více než zdvojnásobila svůj obrat z objemu 130 mil. eur v roce 2004 na hodnotu téměř 300 mil. eur. Na počátku roku 2005 vytvořila společný podnik s americkou společností Evergreen Solar, nazvaný EverQ, přičemž cílem bylo zajistit výrobní kapacitu 30 MWp pro výrobu solárních modulů na bázi technologie String Ribbon™ firmy Evergreen Solar. Tato technologie je zajímavá tím, že potřebuje o 30 % méně křemíku. Do společného podniku vstoupil i největší nezávislý výrobce křemíkových podložek (wafers), norská firma REC (Renewable Energy Corporation), jejíž příchod umožnil firmě EverQ zabezpečit si plynulé dodávky křemíku.

Další německá firma Schott Solar zajistila v roce 2005 výrobu fotovoltaických komponent o celkovém výkonu 95 MWp (přírůstek 32 MWp oproti roku 2004), což jí umožnilo zaujmout ve světovém pořadí šesté místo (o tři místa výše než v roce 2004) a vykázat obchodní obrat 284 mil. eur (růst o 15 % proti roku 2004). Přispěl k tomu i nový závod na výrobu fotovoltaických modulů s kapacitou 40 MWp, který vybudovala v České republice. Jiný důležitý účastník trhu, španělská firma BP Solar, zvýšil v roce 2005 výrobu svých fotovoltaických článků jen o 5 MWp na celkovou hodnotu 90 MWp. Tato stagnace způsobila, že firma klesla ve světovém pořadí ze třetího na sedmé místo. Vzápětí oznámila, že zamýšlí do konce roku 2006 více než zdvojnásobit svou výrobní kapacitu na 210 MWp modernizací výrobních závodů ve Španělsku, v USA, Austrálii a Indii.

Tab. 2. Největší výrobci fotovoltaických systémů ve světě

Firma

Země

Výroba v roce 2004 (MWp)

Výroba v roce 2005 (MWp)

Meziroční nárůst

Podíl na trhu

Sharp

Japonsko

324

428

32,1 %

24,8 %

Q-Cells

Německo

75

160

113,3 %

9,3 %

Kyocera

Japonsko

105

142

35,2 %

8,2 %

Sanyo

Japonsko

65

125

92,3 %

7,2 %

Mitsubishi

Japonsko

75

100

33,3 %

5,8 %

Schott Solar

Německo

63

95

50,8 %

5,5 %

BP Solar

Španělsko

85

90

5,9 %

5,2 %

Suntech

Čína

28

80

185,7 %

4,6 %

Motech

Čína

35

60

71,4 %

3,5 %

Shell Solar

USA

72

59

–18,1 %

3,4 %

Ostatní výrobci

 

268

388

44,8 %

22,5 %

Celkem

 

1 195

1 727

44,5 %

100,0 %

Naopak americká firma Shell Solar světový trh fotovoltaiky opouští. Od roku 2003 postupně snižovala svou produkci až na úroveň 59 MWp. Koncem roku 2005 oznámila, že prodala celou svou výrobní kapacitu (80 MWp) německé skupině Solarworld. Skupina Solarworld doposud zajišťovala výrobu solárních článků v rámci společnosti Deutsche Cell Company, která byla v roce 2005 dvanáctým největším výrobcem na světě. Smlouva s firmou Shell Solar umožnila společnosti Solarworld, aby se stala největším výrobcem solární fotovoltaické techniky v USA. Firma Shell Solar však odvětví úplně neopustila a chce se plně soustředit na vývoj solárních článků na bázi tenkovrstvé bezkřemíkové technologie CIS (Copper Indium Selenium). Podle pozorovatelů jistě není náhoda, že se organizační změny a rostoucí aktivity evropského fotovoltaického průmyslu časově kryjí se vstupem čínských firem mezi deset největších výrobců fotovoltaických zařízení na světě.

Perspektivy do roku 2010

Vyhlídky na rychlý růst evropského trhu fotovoltaiky jsou stále velmi dobré, ale zatím hodně závislé na zajištění dodávek čistého křemíku. Koncem roku 2005 byla ve světě disponibilní kapacita pro výrobu čistého křemíku v množství asi 30 000 t převážně pro potřeby IT. Aby bylo možné uspokojit rychle rostoucí poptávku po fotovoltaických článcích, je třeba urychleně zvýšit výrobní kapacity o dalších nejméně 20 000 až 25 000 t. Výrobci křemíku konečně vzali předpokládané potřeby fotovoltaického průmyslu na vědomí a ohlásili zajištění nových výrobních kapacit. Zvláště to platí o americké firmě Hemlock, největším výrobci čistého křemíku, která nedávno oznámila, že od ledna 2008 zdvojnásobí výrobní kapacitu (asi o 7 000 až 7 500 t křemíku). Také německá firma Wacker Chemie plánuje ke stejnému termínu zvětšení svých výrobních kapacit o 3 500 t (celkem na 9 000 t). Toto zvětšení výrobních kapacit uklidnilo fotovoltaický průmysl, který odpověděl většími investicemi do nových výrobních kapacit pro zajištění rostoucí poptávky. Potíže s dodávkami křemíku přinutily výrobce fotovoltaických komponent také k jeho efektivnějšímu využívání. Zatímco v roce 2004 měly křemíkové destičky pro solární články tloušťku v průměru 300 µm, dnes je jejich tloušťka jen 200 µm. Rovněž se zvýšily investice do výzkumu, vývoje a inovací výrobních technologií s cílem co nejvíce urychlit zavedení hromadné výroby tenkovrstvých a bezkřemíkových fotovoltaických článků s vyšší účinností a nižší cenou.

Agentura Observ’ER předpokládá, že by do roku 2010 mohl celkový výkon všech instalovaných fotovoltaických zdrojů v EU vzrůst asi na 6 000 MWp. Tento odhad je založen především na rychlém růstu německého trhu, s meziročními přírůstky okolo 600 MWp, a na rostoucích aktivitách španělského, italského a francouzského trhu. Evropská asociace fotovolotaického průmyslu EPIA (European Photovoltaic Industry Association) je ještě optimističtější a odhaduje, že při současné politické podpoře rozvoje solární techniky by mohl v EU k tomuto datu dosáhnout instalovaný výkon hodnoty až 7 000 MWp. Pro další růst trhu fotovoltaiky se musí průmyslový sektor nutně soustředit na takové snížení výrobních nákladů, aby se cena za kilowatthodinu z fotovoltaických zdrojů co nejvíce přiblížila ceně účtované za kilowatthodinu vyrobenou z fosilních paliv, a to je cena, která dnes ve světě trvale roste.

Další informace naleznou zájemci na webové adrese: http://www.energies-renouvelables.org/observ-er/stat_baro/observ/baro172.pdf a http://www.epia.org

Literatura:
[1] Kolektiv autorů: Obnovitelné zdroje energie. FCC Public, Praha, 1994.
[2] EurObserv’ER: Photovoltaic Energy Barometer – April 2006. Brusel, 2006